本發(fā)明屬于人體仿生外骨骼技術(shù)領(lǐng)域，涉及人體下肢外骨骼，具體涉及一種具有腳踝保護(hù)及足部助力功能的可穿戴裝置。

背景技術(shù)：

外骨骼是一種能夠提供對(duì)生物柔軟內(nèi)部器官進(jìn)行構(gòu)型，建筑和保護(hù)的堅(jiān)硬的外部結(jié)構(gòu)。人體外骨骼也稱機(jī)器人外骨骼，是指套在人體外面的機(jī)器人，也稱“可穿戴的機(jī)器人”。外骨骼機(jī)器人技術(shù)是融合傳感、控制、信息、融合、移動(dòng)計(jì)算，為作為的人提供一種可穿戴的機(jī)械結(jié)構(gòu)的綜合技術(shù)。

人體外骨骼的研究最早起源于軍事應(yīng)用中的單兵負(fù)重需求，即助力方面的需求。隨著科技進(jìn)步和人民生活水平的提高，各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”的人體外骨骼研究開始興起。

從功能上區(qū)分，人體外骨骼主要涉及“助力”、“助殘”、“健康矯正”等幾大類型；從有無動(dòng)力上區(qū)分，主要分為“主動(dòng)型”人體外骨骼(這種機(jī)器人能夠?yàn)榇┐髡咛峁┬凶叩膭?dòng)力)和“被動(dòng)型”人體外骨骼(這種機(jī)器人不能夠?yàn)榇┐髡咛峁┬凶叩膭?dòng)力，其動(dòng)作被動(dòng)跟隨人的動(dòng)作而動(dòng)作)。

人體下肢外骨骼，通常包括用于人體下肢運(yùn)動(dòng)的仿形機(jī)械結(jié)構(gòu)和用于將仿形機(jī)械結(jié)構(gòu)與人體耦合在一起的耦合組件。其中，用于人體下肢運(yùn)動(dòng)的仿形機(jī)械結(jié)構(gòu)包括下肢結(jié)構(gòu)和髖部結(jié)構(gòu)。所述下肢結(jié)構(gòu)包括左腿結(jié)構(gòu)與右腿結(jié)構(gòu)，所述左腿結(jié)構(gòu)與右腿結(jié)構(gòu)均包括仿人體大腿結(jié)構(gòu)、小腿結(jié)構(gòu)和足部結(jié)構(gòu)，所述大腿結(jié)構(gòu)與小腿結(jié)構(gòu)通過膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸相連，所述小腿結(jié)構(gòu)與足部結(jié)構(gòu)通過踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸相連；所述髖部結(jié)構(gòu)與左腿結(jié)構(gòu)、右腿結(jié)構(gòu)分別通過髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸相連。所述耦合組件包括腰部耦合部件、大腿耦合部件、小腿耦合部件、足部耦合部件。

針對(duì)單獨(dú)腳踝扭傷恢復(fù)以及足部助力方面，目前缺乏具有腳踝保護(hù)及足部助力功能的可穿戴裝置的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置，通過對(duì)現(xiàn)有人體下肢外骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，單獨(dú)設(shè)計(jì)出具有腳踝保護(hù)及足部助力功能的可穿戴裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置，包括足部可穿戴結(jié)構(gòu)，小腿連桿001、腳踝旋轉(zhuǎn)軸002和踝關(guān)節(jié)底座013；所述踝關(guān)節(jié)底座013固定于足部可穿戴結(jié)構(gòu)后跟部位的側(cè)面，所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸002安裝于踝關(guān)節(jié)底座012的安裝工位上，所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸002上部與小腿桿件001之間采用踝關(guān)節(jié)連接銷釘015以轉(zhuǎn)軸方式連接且設(shè)置有踝關(guān)節(jié)徑向回力彈簧016，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置前后行走時(shí)具有相應(yīng)的自由度和回力功能；所述踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸下部外套一個(gè)踝關(guān)節(jié)軸向彈簧003后伸入踝關(guān)節(jié)底座的安裝工位并采用腳踝旋轉(zhuǎn)軸鏈接銷釘014固定，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置具有相應(yīng)上下緩沖重力的自由度和回力功能。

進(jìn)一步地，所述小腿連桿001上部及下部分別具有耦合連接結(jié)構(gòu)，用于將小腿連桿001與人體小腿相耦合連接(所述耦合連接結(jié)構(gòu)可以采用綁帶實(shí)現(xiàn))。

進(jìn)一步地，所述足部可穿戴結(jié)構(gòu)包括耐磨防滑底層009、彈性中間層008和上層鞋幫結(jié)構(gòu)，所述上層鞋幫結(jié)構(gòu)包括鞋幫腳跟部分005和鞋幫前腳掌部分006。所述耐磨防滑底層009可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作；所述彈性中間層008可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作；所述上層鞋幫結(jié)構(gòu)可采用皮革、布類或塑料材料制作。

進(jìn)一步地，所述踝關(guān)節(jié)底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結(jié)構(gòu)并固定的方式與所述可穿戴結(jié)構(gòu)相連接(例如：所述踝關(guān)節(jié)底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結(jié)構(gòu)的耐磨防滑底層009與彈性中間層008并固定的方式與所述可穿戴結(jié)構(gòu)相連接)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對(duì)現(xiàn)有人體下肢外骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，單獨(dú)設(shè)計(jì)出具有腳踝保護(hù)及足部助力功能的可穿戴裝置，在腳踝部位增加回力結(jié)構(gòu)，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置在前后行走時(shí)具有相應(yīng)的自由度和回力功能，同時(shí)具有相應(yīng)上下緩沖重力的自由度和回力功能。本發(fā)明可廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置的剖視圖。

圖1至圖2中附圖標(biāo)記：小腿連桿001、腳踝旋轉(zhuǎn)軸002、踝關(guān)節(jié)軸向彈簧003、墊片004、鞋幫腳跟部分005、鞋幫前腳掌部分006、前腳掌右部壓力傳感器安裝孔007、彈性中間層008、耐磨防滑底層009、前腳掌左部壓力傳感器安裝孔010、腳跟壓力傳感器安裝孔011、金屬底座連接板012、踝關(guān)節(jié)底座013、腳踝旋轉(zhuǎn)軸鏈接銷釘014、踝關(guān)節(jié)連接銷釘015、踝關(guān)節(jié)徑向回力彈簧016。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1、2所示，一種穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置，包括足部可穿戴結(jié)構(gòu)，小腿連桿001、腳踝旋轉(zhuǎn)軸002和踝關(guān)節(jié)底座013；所述踝關(guān)節(jié)底座013固定于足部可穿戴結(jié)構(gòu)后跟部位的側(cè)面，所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸002安裝于踝關(guān)節(jié)底座012的安裝工位上，所述腳踝旋轉(zhuǎn)軸002上部與小腿桿件001之間采用踝關(guān)節(jié)連接銷釘015以轉(zhuǎn)軸方式連接且設(shè)置有踝關(guān)節(jié)徑向回力彈簧016，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置前后行走時(shí)具有相應(yīng)的自由度和回力功能；所述踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸下部外套一個(gè)踝關(guān)節(jié)軸向彈簧003后伸入踝關(guān)節(jié)底座的安裝工位并采用腳踝旋轉(zhuǎn)軸鏈接銷釘014固定，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置具有相應(yīng)上下緩沖重力的自由度和回力功能。

進(jìn)一步地，所述小腿連桿001上部及下部分別具有耦合連接結(jié)構(gòu)，用于將小腿連桿001與人體小腿相耦合連接(所述耦合連接結(jié)構(gòu)可以采用綁帶實(shí)現(xiàn))。

進(jìn)一步地，所述足部可穿戴結(jié)構(gòu)包括耐磨防滑底層009、彈性中間層008和上層鞋幫結(jié)構(gòu)，所述上層鞋幫結(jié)構(gòu)包括鞋幫腳跟部分005和鞋幫前腳掌部分006。所述耐磨防滑底層009可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作；所述彈性中間層008可由橡膠材料或主要含橡膠成分的材料制作；所述上層鞋幫結(jié)構(gòu)可采用皮革、布類或塑料材料制作。

進(jìn)一步地，所述踝關(guān)節(jié)底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結(jié)構(gòu)并固定的方式與所述可穿戴結(jié)構(gòu)相連接(例如：所述踝關(guān)節(jié)底座013通過金屬底座連接板012伸入足部可穿戴結(jié)構(gòu)的耐磨防滑底層009與彈性中間層008并固定的方式與所述可穿戴結(jié)構(gòu)相連接)。

此外，為了配合控制系統(tǒng)，便于控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，本發(fā)明提供的穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置，在所述彈性中間層(008)的前腳掌右部、前腳掌左部和腳跟中部分別設(shè)置有一個(gè)壓力傳感器安裝孔(分別是前腳掌右部壓力傳感器安裝孔007，前腳掌左部壓力傳感器安裝孔010和腳跟壓力傳感器安裝孔011)。

本發(fā)明通過對(duì)現(xiàn)有人體下肢外骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，單獨(dú)設(shè)計(jì)出具有腳踝保護(hù)及足部助力功能的可穿戴裝置，在腳踝部位增加回力結(jié)構(gòu)，使得穿戴式腳踝保護(hù)及足部助力裝置在前后行走時(shí)具有相應(yīng)的自由度和回力功能，同時(shí)具有相應(yīng)上下緩沖重力的自由度和回力功能。本發(fā)明可廣泛用于各種“助力”、“助殘”、“健康矯正”領(lǐng)域。